Networks In The Brain: From Neurovascular Coupling of The BOLD Effect to Brain Functional Architecture.

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Mag 162010
 

Brain is connected! The topology and the metrics of these connections across Central Nervous System (CNS), and Peripheral Nervous System (PNS) reflects a holistic view of human functions, and life. Modern Medicine, in order to properly consider human health, may need to identify new paradigms for diagnostic, and therapeutic approaches. Biological systems are structured and connected in living beings, just as the brain. Indeed, connection between systems, and connection across systems are present. Connections are developed between different elementary units such as neurons, nephrons, cardiomyocyte, etc and between different tissues and organs, generally through a diverse variety of molecules. In this context, the problem is to identify the structures, and the properties of these connections and to identify the mathematical laws describing their dynamic. This approach may potentially answer important medical-related questions through the accurate description of the ways used by Biological Systems to perform the vital functions. Characterization of the networks in and towards the brain may be useful to evaluate diseases alterations in other organs, hence to optimize early diagnostic tools, and treatments.  In this paper, some significant applications of brain networks analysis for the assessment of several human pathological mechanisms are reported. Diagnostic imaging based on magnetic resonance may be considered an important field of application for this innovative strategy.

Networks In The Brain

Fig. 1

Luigi Barberini

Epilessia indotta dalla musica

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Dic 112008
 

Ci è stato da poco accettato sulla rivista Epilepsy Research un lavoro su una forma di epilessia indotta dalla musica. Il soggetto vive una situazione di male al sentire una particolare sigla di telenovela ed attiva crisi di tipo non clonico in cui avverte disagio, sofferenza ad il tracciato EEG rileva alterazioni nella attività di base.
Sono diversi gli esempi riportati in letteratura di questo fenomeno ma non era mai stati studiato prima d’ora con tecniche bi Brain Imaging multifunzionale; il nostro gruppo di ricerca ha in dotazione uno dei rarissimi strumenti di elettroencefalografia capaci di operare dentro la sala magnete di una risonanza e quindi capace di acquisire un tracciato EEG mentre il paziente esegue anche un esame funzionale con la risonanza stessa.
Le due metodiche si fondono e si riesce ad avere informazioni sulle attività elettriche corticale e su quelle neurovascolari anche profonde.
Nel caso specifico, con il consenso del paziente, abbiamo studiato le anomalie elettriche ed fMRI che si attivavano quando al soggetto veniva fatta ascoltare la sigla “incriminata”.

Si trovano, ad esempio, attivazioni di aree legate alla memoria che aprono interessanti speculazioni sui meccanismi di funzionamento dei networks neuronali.
Questo tipo di studio come detto è stato possibile grazie allo strumento che abbiamo in dotazione presso il nostro laboratorio di brain imaging, frutto dell’evoluzione tecnologica al servizio della diagnostica medica.
Nella sezione Brain Imaging vi diamo una breve descrizione del funzionamento e delle potenzialità di questo strumento.
Luigi Barberini

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